本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種高堿煤高效清潔利用技術(shù)，具體來說是一種準東煤燃燒前的預處理方法。
背景技術(shù)：
中國是一個能源消耗大國，其中煤炭消費占全部能源消費總量的76%。近年來，新疆地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了儲蓄量巨大的煤田，其中新疆準東地區(qū)煤炭資源儲蓄極為豐富，預測煤炭儲蓄量達到3900億噸，煤田成煤面積1.4萬平方公里，是中國目前最大的整裝煤田。準東煤具有著火、燃盡性能優(yōu)異，灰分含量較低，燃燒穩(wěn)定性高等優(yōu)點。準東煤屬于低階煙煤，由于成煤歷史和當?shù)靥厥獾牡乩憝h(huán)境，煤中堿金屬含量高，尤其是鈉含量遠高于一般動力用煤。準東煤在燃燒過程中，易導致鍋爐發(fā)生結(jié)渣、積灰、腐蝕等問題，嚴重影響鍋爐的傳熱，降低了鍋爐機組整體運行的可靠性。目前，對于準東煤的燃燒利用主要通過對鍋爐等設(shè)備的合理設(shè)計與運行，摻混低鈉煤或添加劑，煤的預處理等方法。目前，鍋爐設(shè)備設(shè)計方面仍然存在水冷壁結(jié)渣受熱面沾污腐蝕等問題；摻混低鈉煤或添加劑法目前在國內(nèi)得到使用，這一方法存在成本較高、灰量增加等缺點。
對準東煤進行傳統(tǒng)水浴水洗/酸洗預處理，可脫除其中大部分堿金屬、堿土金屬和過渡金屬酸性氧化物。傳統(tǒng)的準東煤水浴水洗/酸洗預處理方法是以去離子水、醋酸銨溶液、醋酸溶液等作為萃取劑，在40~80℃水浴溫度下，對準東煤進行水浴萃取處理12~24 h，脫除準東煤中的堿金屬等元素。但是，傳統(tǒng)水浴水洗/酸洗脫除方法能耗高、耗時長，不適合在水資源匱乏的新疆地區(qū)大規(guī)模展開應(yīng)用。
微波是介于紅外和無線電波之間的一種電磁波，利用微波技術(shù)對物質(zhì)的加熱直接作用于物質(zhì)的分子或離子，使分子或離子振動產(chǎn)生熱量，使作用對象的內(nèi)部和外部同時被加熱，它具有加熱效率高、能耗低、易于控制等特點。利用微波輔助準東煤預處理的方法，具有很好的應(yīng)用前景。
因此，開發(fā)出一種操作簡單，能耗低，耗時短的新型微波輔助酸洗脫除準東煤中堿金屬、堿土金屬等酸性氧化物的方法，對克服燃準東煤鍋爐燃燒粘污、結(jié)渣腐蝕問題，實現(xiàn)準東煤大規(guī)模純燒，保證燃準東煤鍋爐安全、經(jīng)濟運行具有重大意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種準東煤燃燒前的預處理方法，所述的這種準東煤燃燒前的預處理方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的準東煤在燃燒時，容易粘污鍋爐、鍋爐結(jié)渣腐蝕的技術(shù)問題。
本發(fā)明提供了一種準東煤燃燒前的預處理方法，包括如下步驟：
1)先配制萃取劑溶液，所述的萃取劑溶液為醋酸銨溶液，或者醋酸與雙氧水的混合溶液；
2)將準東煤磨碎、篩分，取粒徑為50 μm~80 μm煤粉溶于上述醋酸銨溶液或者醋酸與雙氧水的混合溶液中，所述的萃取劑與準東煤的液固體積質(zhì)量比為5～40ml:1g，攪拌，使準東煤與混合溶液充分接觸；
3)將攪拌后的混合溶液進行微波輻射處理，所述微波功率為100~800W，微波處理時間為1~40 min；
4)將微波輻射處理后的混合溶液抽濾，烘干，得到預處理后的準東煤煤粉。
進一步的，所述的醋酸氨溶液摩爾濃度為0.1~2 mol/L。
進一步的，所述的醋酸和雙氧水混合溶液的摩爾濃度為0.1~2 mol/L；所述醋酸和雙氧水混合溶液中醋酸和雙氧水的摩爾比為0.1~10:1。
進一步的，所述的混合溶液抽濾后的廢液，通過反滲透凈化裝置處理后的水溶液進行凈化循環(huán)利用，處理后的濃Na/Ca/Mg/Fe混合溶液提純后再利用。
本發(fā)明采用微波輔助萃取劑脫除準東煤中堿金屬Na、堿土金屬(Ca，Mg)和過渡金屬(Fe)等酸性氧化物，所用萃取劑為醋酸氨溶液/醋酸和雙氧水混合溶液中的一種。與傳統(tǒng)水浴水洗/酸洗脫Na等元素相比，本發(fā)明不但可脫除準東煤中大部分的堿金屬和堿土金屬元素，還可脫除一定量的鐵元素?；旌先芤航?jīng)反滲透凈化裝置處理后的水溶液進行凈化循環(huán)利用，處理后的濃Na/Ca/Mg/Fe混合溶液用于提純高值化利用。
本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進步是顯著的。本方法采用微波輔助煤粉萃取，與傳統(tǒng)煤的預處理方法相比，其工作效率高、能耗低、易于操作與控制；本方法用時短、能耗低、易于控制，是一種簡單、高效、經(jīng)濟的準東煤燃燒前預處理方法。本發(fā)明可有效克服燃準東煤鍋爐燃燒結(jié)渣、粘污、腐蝕等問題，實現(xiàn)準東煤的大規(guī)模安全燃燒。而且新疆地區(qū)水資源匱乏，本發(fā)明在抽濾后的濾液經(jīng)反滲透凈化裝置處理后水溶液可以循環(huán)利用，降低了煤處理的水消耗率，產(chǎn)生的Na/Ca/Mg/Fe濃溶液均可回收利用。
具體實施方式
下面結(jié)合實例對本發(fā)明進一步說明
實施例1：
具體步驟如下：
步驟1，將醋酸銨溶于一定量的水中，配制1mol/L醋酸銨溶液；將準東煤磨碎、篩分至一定粒徑(50 μm~80 μm)，并稱取1g煤粉溶于上述醋酸銨溶液中，其中二者液固體積質(zhì)量比為15ml:1g，得到準東煤醋酸銨混合溶液；將煤粉醋酸銨混合溶液在常溫下磁力攪拌15 min，促使煤粉與醋酸銨充分接觸；
步驟2，將步驟1中攪拌后的混合溶液置于額定功率為700 W的家用微波爐中，于210W功率下微波輻射處理15min；
步驟3，將步驟2中微波輻射處理后的煤粉醋酸銨混合溶液抽濾10 min后，放入烘干箱于105℃下干燥2 h，得到堿金屬、堿土金屬等酸性氧化物脫除后的準東煤煤粉。
采用ICP設(shè)備對處理前后的煤粉進行元素分析，得出煤中Na的脫出率為82%，Ca的脫出率為61%，Mg的脫出率為52%。
實施例2：
具體步驟如下：
步驟1，將醋酸銨溶于一定量的水中，配制1mol/L醋酸銨溶液；將準東煤磨碎、篩分至一定粒徑(50 μm~80 μm)，并稱取3g煤粉溶于上述醋酸銨溶液中，其中二者液固體積質(zhì)量比為17 ml:1g。得到準東煤醋酸銨混合溶液；將煤粉醋酸銨混合溶液在常溫下磁力攪拌15 min，促使煤粉與醋酸銨充分接觸；
步驟2，將步驟1中攪拌后的混合溶液置于額定功率為700 W的家用微波爐中，于210W功率下微波輻射處理15min；
步驟3，將步驟2中微波輻射處理后的煤粉醋酸銨混合溶液抽濾10 min后，放入烘干箱于105℃下干燥2 h，得到堿金屬、堿土金屬等酸性氧化物脫除后的準東煤煤粉。
采用ICP設(shè)備對處理前后的煤粉進行元素分析，得出煤中Na的脫出率為83%，Ca的脫出率為61%，Mg的脫出率為46%。
實施例3：
具體步驟如下：
步驟1，配制1mol/L醋酸雙氧水混合溶液(醋酸和雙氧水摩爾比為1:1)；將準東煤磨碎、篩分至一定粒徑(50 μm~80 μm)，并稱取1g煤粉溶于上述醋酸銨溶液中，其中二者液固體積質(zhì)量比為15 ml:1g。得到準東煤、醋酸和雙氧水混合溶液；將煤粉醋酸銨混合溶液在常溫下磁力攪拌15 min，促使煤粉與醋酸、雙氧水充分接觸；
步驟2，將步驟1中攪拌后的混合溶液置于額定功率為700 W的家用微波爐中，于210W功率下微波輻射處理15min；
步驟3，將步驟2中微波輻射處理后的煤粉醋酸銨混合溶液抽濾10 min后，放入烘干箱于105℃下干燥2 h，得到堿金屬、堿土金屬等酸性氧化物脫除后的準東煤煤粉。
采用ICP設(shè)備對處理前后的煤粉就行元素分析，得出煤中Na的脫出率為79%，Ca的脫出率為48%，Mg的脫出率為45%，F(xiàn)e的脫出率為36%。
實施例4：
具體步驟如下：
步驟1，配制1mol/L醋酸雙氧水混合溶液(醋酸和雙氧水摩爾比為1:1)；將準東煤磨碎、篩分至一定粒徑(50 μm~80 μm)，并稱取3g煤粉溶于上述混合溶液中，其中二者液固體積質(zhì)量比為17 ml:1g，得到準東煤、醋酸和雙氧水混合溶液；將混合溶液在常溫下磁力攪拌15 min，促使煤粉與萃取劑充分接觸；
步驟2，將步驟1中攪拌后的混合溶液置于額定功率為700W的家用微波爐中，于210W功率下微波輻射處理15min；
步驟3，將步驟2中微波輻射處理后的混合溶液抽濾10 min后，放入烘干箱于105℃下干燥2 h，得到堿金屬、堿土金屬等酸性氧化物脫除后的準東煤煤粉。
采用ICP設(shè)備對處理前后的煤粉就行元素分析，得出煤中Na的脫出率為77%，Ca的脫出率為44%，Mg的脫出率為34%，F(xiàn)e的脫出率為12%。
實施例5：
具體步驟如下：
步驟1，量取一定量的水，將準東煤磨碎、篩分粒徑為(50 μm~80 μm)的煤粉，并稱取1g煤粉溶于水中，其中二者液固體積質(zhì)量比為15 ml:1g，得到準東煤混合溶液；將混合溶液在常溫下磁力攪拌15 min，促使煤粉與水充分接觸；
步驟2，將步驟1中攪拌后的混合溶液置于額定功率為700W的家用微波爐中，于210W功率下微波輻射處理15min；
步驟3，將步驟2中微波輻射處理后的混合溶液抽濾10 min后，放入烘干箱于105℃下干燥2 h，得到堿金屬、堿土金屬等酸性氧化物脫除后的準東煤煤粉。
采用ICP設(shè)備對處理前后的煤粉進行元素分析，得出煤中Na的脫出率為90%，Ca的脫出率為22%，Mg的脫出率為29%。
由以上實例1、2可以表明，采用微波輔助醋酸銨溶液進行準東煤預處理，可以在短時間內(nèi)脫除準東煤大部分的Na/Ca/Mg元素。由以上實例3、4表明，采用微波輔助醋酸和雙氧水混合溶液進行準東煤預處理，不僅可以高效脫除準東煤大部分的Na/Ca/Mg元素，還可脫除部分Fe元素。實例5表明，與傳統(tǒng)水浴加熱洗煤相比，采用微波輔助水洗，可以在很短時間內(nèi)脫除準東煤中的Na，此方法適用于大部分高鈉煤的預處理。
綜上所述，采用微波輔助醋酸銨/醋酸雙氧水混合溶液萃取劑脫除準東煤中堿金屬、堿土金屬等酸性氧化物，與傳統(tǒng)水浴水洗/酸洗脫Na等元素相比，該方法不但可脫除準東煤中大部分的堿金屬和堿土金屬元素，還可脫除一定量的鐵元素，且用時短、能耗低、易于控制。抽濾后的濾液經(jīng)反滲透凈化裝置處理后水溶液可以循環(huán)利用，降低了燃煤預處理的水消耗率，產(chǎn)生的Na/Ca/Mg/Fe濃溶液用于提純高值化利用。該方法是一種操作簡單、高效經(jīng)濟的準東煤燃燒前預處理方法，該發(fā)明的應(yīng)用可以有效克服燃準東煤鍋爐燃燒結(jié)渣、粘污問題，實現(xiàn)準東煤的大規(guī)模安全燃燒。